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2019 年度 実績報告書

カーボンナノチューブの生分解性の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H02742
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

張 民芳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60518330)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / カーボンナノ材料 / 動物実験 / 生分解 / 免疫細胞
研究実績の概要

CNTは堅牢な構造を持っているため、生体内で分解されにくく、実用化する際に安全上の懸念が非常に大きい。本研究では、近赤外光吸収法を用い、生体組織内のCNT量の測定方法を開発し、免疫細胞と実験動物を用いてCNTの生分解性能を定量的に評価し、CNTの生分解速度とその物理化学特性の関連性を解明する。
本年度では研究計画した通り進展し、昨年確立した生体組織内CNT量の測定手法を用い、動物マウスの肝臓や肺内のCNTの蓄積量を測定し、CNTの組織内の生分解性を調べた。異なった直径の2種類の単層CNT、SG-CNT(直径1-5 nm、Ld-CNT)とCoMoCat SWNT (直径0.7-0.8 nm、Sd-CNT)を用い、CNTの生体内分布のサイズ依存性も明らかにした。BSAで分散した各CNTの分散液をマウスに単回尾静脈内投与し、投与後24時間、3日、7日、30日及び60日の各ポイントにCNTの肝臓や肺組織内の量を測定した。その結果、CNTの組織内の蓄積量はサイズ依存性があることが確認した。例えば、肝臓と脾臓内には直径が大きいLd-CNTの蓄積量が多いが、肺には直径が小さいSd-CNTの方が多かった。 また、肝臓および肺溶解物中のLd-CNTおよびSd-CNTの濃度は、時間とともに有意的に減少し、CNTが組織内に生分解される可能性があることを示された。特に、肺内のLd-CNTとSd-CNTの量は、投与後60日にほぼゼロに減少した。この結果から、少量なCNTが肺に侵入された場合は、生分解される可能性があり、毒性が少ないと考えられる。
また、本年度では、次亜塩素酸ナトリウムによりCNTが完全に分解されることを発見した。この技術を利用して、市販されている11種のCNTの完全分解されることを確認し、CNTの分解半減期を測定した。CNTの生分解速度とCNTの直径依存性があることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Clearance of single-wall carbon nanotubes from the mouse lung: a quantitative evaluation2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Minfang、Xu Ying、Yang Mei、Yudasaka Masako、Okazaki Toshiya
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 2 ページ: 1551~1559

    • DOI

      10.1039/d0na00040j

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diameter-Dependent Degradation of 11 Types of Carbon Nanotubes: Safety Implications2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Minfang、Yang Mei、Nakajima Hideaki、Yudasaka Masako、Iijima Sumio、Okazaki Toshiya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 2 ページ: 4293~4301

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsanm.9b00757

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biodegradation of Carbon Nanotubes by Macrophages2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Mei、Zhang Minfang
    • 雑誌名

      Frontiers in Materials

      巻: 6 ページ: 1~7

    • DOI

      doi.org/10.3389/fmats.2019.00225

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] <p>Time-dependent degradation of carbon nanotubes correlates with decreased reactive oxygen species generation in macrophages</p>2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Mei、Zhang Minfang、Nakajima Hideaki、Yudasaka Masako、Iijima Sumio、Okazaki Toshiya
    • 雑誌名

      International Journal of Nanomedicine

      巻: Volume 14 ページ: 2797~2807

    • DOI

      10.2147/IJN.S199187

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon nanohorn/liposome systems: Preformulation, design and in vitro toxicity studies2019

    • 著者名/発表者名
      Pippa Natassa、Stangel Christina、Kastanas Ioannis、Triantafyllopoulou Efstathia、Naziris Nikolaos、Stellas Dimitris、Zhang Minfang、Yudasaka Masako、Demetzos Costas、Tagmatarchis Nikos
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 105 ページ: 110114~110114

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110114

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] In vivo evaluation of biodistribution, toxicity and clearance of single wall carbon nanotubes depending on the dispersants2020

    • 著者名/発表者名
      許穎、張民芳、楊梅、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブの生分解2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳
    • 学会等名
      黒鉛化合物研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] The fate of single-wall carbon nanotubes in the mouse lung and liver2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳、許穎、楊梅、湯田坂雅子、飯島澄男、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会ナノバイオシンポジウム
  • [学会発表] Quantitative evaluation of the biodegradation of single-wall carbon nanotubes in the mouse lung and liver2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳、許穎、楊梅、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 学会等名
      NT19、International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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